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电力系统中,电网数据信息的准确采集是电网正常工作的前提,只有准确的获取电网的信息才能判断电网的工作状态。众多二次设备如故障录波器、电能质量检测装置等也都需要稳定流畅的电网数据才能正常工作。较之异步采集,同步采集可以有效的减少采集误差,并且对得到的数据进行后续分析也具有优势。本文根据电力系统的需要设计了一种高精度、通用性好、便携式的电网数据同步采集系统。 本文设计的电网数据采集系统采用模块化设计思想,分为采集模块与数据处理模块。首先介绍采集模块与数据处理模块的总体设计框架,然后分别对两个模块具体的功能电路进行阐述。 本文采用卡尔曼滤波器对电网频率进行估计,构建了三种卡尔曼滤波器模型——三相模型、单相模型、三点式模型,通过仿真实验,选择三点式卡尔曼滤波器模型为最优模型。为了滤除谐波对卡尔曼滤波器的影响及减小计算量,在卡尔曼滤波器之前增加了一个IIR滤波器,最终形成了电网数据进入IIR滤波器滤除谐波,再进入三点式卡尔曼滤波器估计电网频率的流程。在仿真验证了这一流程的可行性后,文中给出了该流程在电网数据采集系统上的设计过程,介绍了采集、频率估计及数据传输存储的子程序的设计。根据电网数据采集系统板上资源有限的特点对程序进行了优化,确保频率估计的实时性,并接入电网进行了验证。 最后,本文运用小波变换对电网数据进行了有损压缩,介绍了小波变换在数据压缩中的应用,仿真证实了二维小波压缩比一维小波压缩效果要好,并对电网数据进行了二维小波压缩,给出了实测电网数据采用小波压缩的压缩比与失真率及压缩比与均方根误差之间的关系。